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Movimento Harmônico Simples (M.H.S.)

IV - Energia no M.H.S

De maneira não diferente de todos os demais sistemas físicos, nosso sistema não pode desafiar o Princípio de Conservação da Energia, então a energia total do sistema (Et = cte.) deve sempre ser constante. Isso implica que a soma das energias potencial e cinética do nosso sistema deve ser sempre igual.

Você já deve saber que devido ao Princípio de Conservação da Energia uma bolinha descendo uma rampa, independentemente da inclinação da rampa, partindo sempre da mesma altura, sempre terá a mesma velocidade ao final da rampa.

Isso se deve ao fato de se partir sempre de uma mesma altura teremos em todos os casos a mesma energia potencial gravitacional, expressa pela relação Epg = mgh. E para o princípio de conservação da energia ser garantido, em h = 0, toda a energia potencial gravitacional terá se transformado durante a descida na rampa em energia cinética, expressa pela relação Ec = ½ m(v^2).

A velocidade da bolinha devido ao Princípio de Conservação de Energia será sempre a mesma no final da rampa, independentemente da inclinação da rampa, desde que parta sempre da mesma altura.

Para o nosso sistema massa-mola isso não é diferente, somente que em vez de energia potencial gravitacional, geralmente iremos trabalhar somente com energia potencial elástica, expressa por Epel = ½ k(X2).

O nosso sistema bola-elástico similar ao nosso sistema massa-mola também apresenta Epel.

Você deve se lembrar de nosso comentário sobre o fato (que pode ser observado experimentalmente) do bloco de massa m se mover mais rapidamente nas proximidades da posição 0 do que nas extremidades do movimento, o que pode ser observado também a partir dos gráficos da função velocidade em comparação ao da função deslocamento. Isso se deve ao fato de que nas extremidades o valor da Epel é máximo e Ec é nula. Enquanto que na posição de equilíbrio como X = 0, a Epel é nula e a Ec é máxima. Nas posições intermediárias temos Epel e Ec diferentes de zero, se convertendo uma na outra, sendo que nas extremidades temos mais Epel e nas proximidades do ponto de equilíbrio a Ec é maior.

Por isso que em um sistema massa-mola ideal a oscilação nunca cessa, pois energia não se perde e sempre haverá energia potencial elástica se convertendo em energia cinética e vice-versa. Em certos sistemas aonde o efeito da gravidade se faz presente sobre o bloco a única diferença é que Et será dado agora pela soma da energia cinética (Ec), da energia potencial elástica (Epel) e da energia potencial gravitacional (Epg), resultando em Et = Ec + Epel + Epg, onde também teremos conversões entre esses tipos de energia de maneira a garantir o Princípio de Conservação da Energia.

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